(57)【要約】【課題】絶縁紙の絶縁破壊や絶縁不良を起こすことなく、回転電機を小型化する。【解決手段】回転電機の固定子の固定子鉄心には、固定子コイルが挿入される各スロットの周囲にスロット溝が設けられている。スロット溝の軸方向深さと径方向および周方向の幅は、それぞれ回転電機の絶縁破壊電圧に基づいて設定されている。固定子コイルは、スロット内に挿入されている部分が直線状であり、固定子鉄心のコア端面において曲げられている。【選択図】図６
2010124637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に形成された複数のスロットに、固定子コイルを装着した固定子と、
前記固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備え、
前記複数のスロットのそれぞれの周囲には、前記固定子鉄心の端面から所定の深さおよび所定の幅を有し、前記固定子コイルと前記固定子鉄心との間に空間を形成するスロット溝が形成され、
前記固定子コイルは、直線形状を有し、前記スロット内に挿入されて絶縁材料が施された直線部と、前記スロット外に延在し、前記固定子鉄心の前記端面と同じ高さで曲げられたコイルエンド部とを有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記スロット溝は、前記回転電機の回転軸方向に前記所定の深さを有し、前記固定子鉄心の周方向および径方向に前記所定の幅を有し、前記所定の深さおよび前記所定の幅は、それぞれ前記回転電機の絶縁破壊電圧に基づいて設定されることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機において、
前記回転電機は、６００Ｖ以下の低電圧回転電機であり、
前記スロット溝の前記所定の深さは、１．５ｍｍ以上であることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の回転電機において、
前記回転電機は、６００Ｖ以下の低電圧回転電機であり、
前記スロット溝の前記所定の幅は、１．５ｍｍ以上であることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機において、
前記絶縁材料は、少なくとも前記固定子鉄心の前記端面の高さまで前記スロット内の前記固定子コイルに施されていることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１に記載の回転電機において、
前記固定子コイルには、前記スロット溝内の前記直線部から前記スロット溝外の前記コイルエンド部にかけて絶縁体が施されていることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１に記載の回転電機において、
前記固定子鉄心には、前記スロット溝内から前記端面にかけて絶縁体が施されていることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１に記載の回転電機において、
前記スロット溝は、前記固定子鉄心の前記端面と交わる部分に面取りが施されていることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
固定子鉄心に形成された複数のスロットに固定子コイルを装着した固定子と、前記固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備える回転電機の製造方法であって、
前記複数のスロットのそれぞれの周囲に、前記固定子鉄心の端面から所定の深さおよび所定の幅を有し、前記固定子コイルと前記固定子鉄心との間に空間を形成するスロット溝を形成し、
前記スロットに絶縁材料が施された前記固定子コイルを挿入し、
前記スロット溝にコイル曲げ治具を挿入して前記固定子コイルを固定し、
前記コイル曲げ治具を支点にして、前記固定子鉄心の前記端面と同じ高さで前記固定子コイルを曲げることを特徴とする回転電機の製造方法。
【請求項１０】
固定子鉄心に形成された複数のスロットに固定子コイルを装着した固定子と、前記固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備える回転電機の製造方法であって、
前記複数のスロットのそれぞれの周囲に、前記固定子鉄心の端面から所定の深さおよび所定の幅を有し、前記固定子コイルと前記固定子鉄心との間に空間を形成するスロット溝を形成し、
絶縁材料が施され、予め曲げられた前記固定子コイルを、前記スロットに挿入し、
前記固定子コイルの屈曲部を前記固定子鉄心の前記端面と同じ高さに配置することを特徴とする回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機および回転電機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子においては、従来から、絶縁紙を用いて固定子鉄心と固定子コイルとの間を絶縁している。また、スロット出口から外部に延在する固定子コイル、いわゆるコイルエンドに直線部を設けることで、スロット出口部における機械ストレスを低減するとともに、固定子鉄心と固定子コイルとの間の沿面距離および空間距離を確保している。
【０００３】
回転電機を小型化するには、固定子のコイルエンドを縮小することが効果的である。しかし、コイルエンドの直線部を省略して固定子コイルを曲げると、機械ストレス等によって固定子鉄心と固定子コイルとの間を絶縁する絶縁紙が破れて絶縁不良を起こす可能性がある。そこで、固定子鉄心のスロットの周りに段部を形成し、この段部において絶縁紙を折り返して二重構造とすることで、スロット出口部における固定子コイルおよび絶縁紙のストレスを低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２１０７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述したような従来の方法では、固定子コイルがスロット内部から曲げられているため、固定子コイルと固定子鉄心の端面との間の沿面距離および空間距離が十分に確保できない。また、スロットの周囲に形成した段部において発生する機械ストレスによって、絶縁紙の厚みが薄くなり、絶縁不良が発生する可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明による回転電機は、固定子鉄心に形成された複数のスロットに、固定子コイルを装着した固定子と、固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備え、複数のスロットのそれぞれの周囲には、固定子鉄心の端面から所定の深さおよび所定の幅を有し、固定子コイルと固定子鉄心との間に空間を形成するスロット溝が形成され、固定子コイルは、直線形状を有し、スロット内に挿入されて絶縁材料が施された直線部と、スロット外に延在し、固定子鉄心の端面と同じ高さで曲げられたコイルエンド部とを有することを特徴とする。
請求項９の発明による回転電機の製造方法は、固定子鉄心に形成された複数のスロットに固定子コイルを装着した固定子と、固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備える回転電機の製造方法であって、複数のスロットのそれぞれの周囲に、固定子鉄心の端面から所定の深さおよび所定の幅を有し、固定子コイルと固定子鉄心との間に空間を形成するスロット溝を形成し、スロットに絶縁材料が施された固定子コイルを挿入し、スロット溝にコイル曲げ治具を挿入して固定子コイルを固定し、コイル曲げ治具を支点にして、固定子鉄心の端面と同じ高さで固定子コイルを曲げることを特徴とする。
請求項１０の発明による回転電機の製造方法は、固定子鉄心に形成された複数のスロットに固定子コイルを装着した固定子と、固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備える回転電機の製造方法であって、複数のスロットのそれぞれの周囲に、固定子鉄心の端面から所定の深さおよび所定の幅を有し、固定子コイルと固定子鉄心との間に空間を形成するスロット溝を形成し、絶縁材料が施され、予め曲げられた固定子コイルを、スロットに挿入し、固定子コイルの屈曲部を固定子鉄心の端面と同じ高さに配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、絶縁材料や固定子コイルの絶縁破壊を防止し、沿面距離および空間距離を確保しながら、回転電機を小型化することが可能となる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
《第１の実施の形態》
本発明の第１の実施の形態における回転電機について、以下に図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、第１の実施の形態における誘導型回転電機の側面断面図、図２は、固定子の断面を示す図、図３は、回転子の断面を示す斜視図である。誘導型回転電機は、軸方向の一端側が開口した有底筒状のハウジング１と、このハウジング１の開口端を封止するカバー２を有している。ハウジング１とカバー２は、複数本、例えば６本のボルト３によって締結されている。ハウジング１の内側には水路形成部材２２が設けられおり、固定子４はその水路形成部材２２の内側に焼き嵌め等で固定されている。水路形成部材２２の図示左端のフランジはハウジング１とカバー２とに挟まれて固定されており、水路２４が水路形成部材２２とハウジング１との間に形成される。回転電機を冷却する冷却水は、ハウジング１に形成された取入口３２から水路２４に取り入れられた後、ハウジング１の排出口３４から排出される。
【００１０】
固定子４は、複数のスロット４１１が周方向等間隔に設けられた固定子鉄心４１２と、各スロット４１１内に挿入された３相の固定子コイル４１３とによって構成されている。固定子コイル４１３が挿入される固定子鉄心４１２には、２４個のスロット４１１が形成されている。固定子鉄心４１２は、例えば厚さ０.０５〜０.３５mmの電磁鋼板を打ち抜き加工またはエッチング加工により成形し、成形された電磁鋼板を積層して構成された積層鋼板からなり、周方向に等間隔の放射状に配置された複数のスロット４１１が形成されている。
【００１１】
固定子鉄心４１２の内周側には、固定子鉄心４１２と微小な隙間を介して対向するように、回転子５が回転可能に配置されている。回転子５はシャフト６に固定されており、シャフト６と一体に回転する。シャフト６は、ハウジング１およびカバー２にそれぞれ設けられた一対のボールベアリング７ａ，７ｂによって回転自在に支持されている。これらのベアリング７ａ，７ｂの内、カバー２側のベアリング７ａは、不図示の固定板によってカバー２に固定されており、ハウジング１の底部側のベアリング７ｂは、ハウジング１の底部に設けられた凹部に固定されている。
【００１２】
シャフト６の左端には、プーリー１２がナット１１によって取り付けられている。シャフト６のプーリー１２とベアリング７ａとの間には、スリーブ９およびスペーサ１０が設けられている。スリーブ９の外周およびプーリー１２の内周はやや円錐形状となっており、ナット１１による締め込み力によってプーリー１２とシャフト６とが強固に一体化され、これらは一体的に回転できるようになっている。固定子４に対して回転子５が回転駆動されると、プーリー１２によってシャフト６の回転力が外部に出力される。また、発電機として機能する場合には、プーリー１２からの回転力がシャフト６に入力される。
【００１３】
図３に示すように、かご型回転子である回転子５の回転子鉄心５１３には、回転軸方向に延びる複数の導体バー５１１が、周方向の全周に渡って等間隔で埋め込まれている。回転子鉄心５１３は磁性体からなり、回転子鉄心５１３の軸方向両端には、各導体バー５１１を短絡させる短絡環５１２がそれぞれ設けられている。なお、図３の斜視図では、回転子鉄心５１３と導体バー５１１との関係を明示するために、回転軸に垂直な面で断面した断面構造を示しており、プーリー１２側の短絡環５１２およびシャフト６は図示されていない。
【００１４】
回転子鉄心５１３は、厚さ０.０５〜０.３５mmの電磁鋼板を打ち抜き加工またはエッチング加工により成形し、成形された電磁鋼板を積層して構成された積層鋼板からなる。図３に示すように、回転子鉄心５１３の内周側には、軽量化の為に略扇形の空洞部５１４が周方向等間隔に設けられている。回転子鉄心５１３の外周側すなわち固定子側には前述した導体バー５１１が埋め込まれており、導体バー５１１の内側の回転子ヨーク５３０に磁気回路が形成される。各導体バー５１１および短絡環５１２はアルミによって構成されており、ダイキャストによって回転子鉄心５１３に一体とされている。回転子鉄心の両端に配置された短絡環５１２は、回転子鉄心５１３から軸方向両端に突出するように設けられる。なお、図１に図示していないが、ハウジング１の底部側には、回転子５の回転を検出するための検出ロータが設けられている。回転センサ１３は、回転する検出ロータの歯を検出し、回転子５の位置や回転子５の回転速度を検知するための電気信号を出力する。
【００１５】
第１の実施の形態による固定子４の比較例として、図４に、４８個のスロットを有し、重ね巻によって固定子コイル４１３を各スロット内に巻回した固定子４Ａの斜視図を示す。固定子コイル４１３は、所定数のスロットを間に挟んだ一対のスロットに巻回されてれている。固定子鉄心４１２の両端面には、各スロットから外部に突出した固定子コイル４１３によってコイルエンド４１４が形成されている。
【００１６】
図４に示すように、各スロットの出口部近傍のコイルエンド４１４には、固定子コイル４１３が直線状に延在する直線部が設けられており、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離および空間距離を確保するために絶縁紙６が巻き付けられている。回転電機の出力を維持しながら固定子４Ａを小型化するには、コイルエンド４１４を回転電機の回転軸方向に縮小する必要がある。ただし、コイルエンド４１４を縮小するために直線部を省略して固定子コイル４１３を曲げると、各スロットの出口部ににおける電気ストレスまたは機械ストレスの影響により固定子コイル４１３に巻き付けられた絶縁紙６またはエナメル被覆が破壊する可能性がある。または、固定子コイル４１３の曲げによって絶縁紙６が開き、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２とが接触して絶縁不良を起こすという問題がある。
【００１７】
そこで、第１の実施の形態では、各スロットの出口部において固定子コイル４１３に発生する機械ストレスによる絶縁紙６やエナメル被覆の絶縁破壊を防止し、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２との間の沿面距離および空間距離を確保しながら、コイルエンド４１４を縮小するように固定子４を構成する。
【００１８】
以下に、第１の実施の形態における固定子４の構成を詳細に説明する。図５に、図２に示した固定子４の部分拡大断面図を示す。図６に、図５に示すスロット４１１のＡ−Ａ断面図を示す。図５および図６に示すように、固定子鉄心４１２の各スロット４１１の周囲には、スロット溝４１５が設けられている。スロット溝４１５は、固定子コイル４１３とスロット４１１の出口部との間に空間を形成するように、スロット４１１の周囲を囲むように設けられている。スロット溝４１５は、例えば、スロット溝４１５の位置および寸法に対応する形状を打ち抜いて成形した電磁鋼板を積層して固定子鉄心４１２を製造することにより、形成することができる。
【００１９】
スロット溝４１５のコア端面４１６からの軸方向深さＤ１および径方向および周方向の幅Ｄ２は、それぞれ固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離および空間距離を十分に確保するように、回転電機の絶縁破壊電圧に基づいて適切に設定されている。なお、図５の破線は、スロット溝４１５の内側端部を示している。
【００２０】
図６に示すように、固定子コイル４１３は、上述したコイルエンド４１４に直線部が設けられておらず、スロット出口部４１７、すなわち、固定子鉄心４１２のコア端面４１６の高さにおいて曲げられている。また、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間を絶縁する絶縁紙６は、スロット４１１の内部に、少なくともコア端面４１６まで設けられている。すなわち、固定子コイル４１３は、スロット４１１内に挿入され、絶縁紙６に覆われた直線状の直線部４１３ａと、スロット４１１から外部に延在して屈曲し、絶縁紙６に覆われていないコイルエンド部４１３ｂとから構成されている。なお、固定子コイル４１３のコイルエンド部４１３ｂによって上述したコイルエンド４１４が形成される。
【００２１】
ここで、空間距離は、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の、空間を通る最短距離であり、図６においては、固定子鉄心４１２のスロット出口部４１７から固定子コイル４１３のコイルエンド部４１３ｂまでの最短距離に相当する。沿面距離は、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の、絶縁紙６に沿った最短距離であり、図６においては、スロット溝４１５の軸方向深さＤ１に相当する。
【００２２】
図７に、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離および空間距離と、回転電機の絶縁破壊電圧との関係を示す特性図を示す。ＩＥＣ（国際電気標準会議）が発行するＩＥＣ６００３４（モータに関する一般事項を定めた規格）によると、１５０Ｖを超えるモータに対する絶縁耐圧試験では試験電圧の最低値を１５００Ｖ、１分間とする旨が規定されている。なお、量産ラインなどで１分間の耐電試験を１秒間の耐電試験で代用する場合、規格の１．２倍の電圧とすることが認められている。したがって、第１の実施の形態による回転電機を１５０Ｖ以上、かつ６００Ｖ以下の低電圧回転電機とすると、この回転電機は、１．５ｋＶ×１．２＝１．８ｋＶの耐電圧試験に耐えなければならない。
【００２３】
図７に示すように、短時間の絶縁破壊電圧である１．８ｋＶに対応する沿面距離／空間距離は、１．５ｍｍである。したがって、固定子４を構成する際に、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離および空間距離を、それぞれ最低１．５ｍｍ確保する必要がある。そこで、第１の実施の形態では、回転電機を６００Ｖ以下の低電圧回転電機とした場合に、スロット溝４１５の軸方向深さＤ１を１．５ｍｍ以上、径方向および周方向の幅Ｄ２を１．５ｍｍ以上に設定する。なお、スロット溝の軸方向深さＤ１と径方向および周方向の幅Ｄ２は、回転電機の出力を低下させないためにできる限り小さい値とすることが好ましい。
【００２４】
つぎに、第１の実施の形態による回転電機の製造方法について説明する。回転子５、および固定子鉄心４１２は、周知の方法を採用することによって製造できる。以下では、固定子コイル４１３の製造方法を主に説明する。図８に、固定子鉄心４１２のスロット４１１を軸方向から見た図を示し、図９に、固定子鉄心４１２のスロット４１１の軸方向断面図を示す。
【００２５】
まず、固定子コイル４１３を波巻方式の巻線構造とする場合は、絶縁紙６を巻き付けた直線状の導体（固定子コイル４１３）を軸方向から固定子鉄心４１２のスロット４１１に挿入する。ここでは、導体として平角線を用いる。つぎに、図８に示すように、コの字型のコイル曲げ治具７をスロット溝４１５に挿入する。コイル曲げ治具７の軸方向の高さは、図９に示すようにスロット溝４１５の軸方向深さＤ１と略同一である。導体をコイル曲げ治具７で固定した状態で、スロット溝４１５に挿入されたコイル曲げ治具７を支点として導体を所望の角度だけ曲げる。その後、コイル曲げ治具７をスロット溝４１５から取り除く。これにより、図６に示したようなコア端面４１６と同じ高さで曲げられた、すなわち、コア端面４１６と同じ高さに屈曲部を有する固定子コイル４１３を実現することができる。固定子コイル４１３のスロット４１１に挿入された直線部４１３ａは曲がっておらず、固定子コイル４１３は、コア端面４１６から屈曲が開始するように構成されている。固定子コイル４１３のコイルエンド部４１３ｂは、スロット４１１の外に延在し、コア端面４１６から屈曲が開始し、直線形状を有しない部分に相当する。
【００２６】
コイル曲げ治具７は、固定子コイル４１３を曲げるための十分な強度を有し、かつ、固定子コイル４１３を傷つけないような適切な材料から形成される。なお、コイル曲げ治具７が絶縁体であれば、コイル曲げ治具７をスロット溝４１５に残しておいてもよい。また、固定子コイル４１３を分布巻方式の巻線構造とする場合は、導体を固定子鉄心４１２の内径側からスロット４１１に挿入する。
【００２７】
以上説明した第１の実施の形態においては、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）回転電機は、固定子鉄心４１２に形成された複数のスロット４１１に、固定子コイル４１２を装着した固定子４と、固定子４の内側に回転可能に設けられた回転子５とを備えている。複数のスロット４１１のそれぞれの周囲には、固定子鉄心４１２の端面４１６から所定の深さおよび所定の幅を有し、固定子コイル４１２と固定子鉄心４１３との間に空間を形成するスロット溝４１５が形成されている。固定子コイル４１３は、直線形状を有し、スロット４１１内に挿入されて絶縁材料（絶縁紙６）が施された直線部４１３ａと、スロット４１１外に延在し、固定子鉄心４１２の端面４１６と同じ高さで曲げられたコイルエンド部４１３ｂとを有する。これにより、絶縁紙６や固定子コイル４１３のエナメル被覆の絶縁破壊を防止し、沿面距離および空間距離を確保しながら、コイルエンド４１４を軸方向に小型化することができ、回転電機全体を小型化することが可能となる。
（２）スロット溝４１５は、回転電機の回転軸方向に所定の深さＤ１を有し、固定子鉄心４１２の周方向および径方向に所定の幅Ｄ２を有し、所定の深さＤ１および所定の幅Ｄ２は、それぞれ回転電機の絶縁破壊電圧に基づいて設定される。具体的には、回転電機が６００Ｖ以下の低電圧回転電機の場合、スロット溝４１５の深さおよび幅は、それぞれ１．５ｍｍ以上とする。これにより、回転電機の絶縁破壊電圧を考慮した適切な寸法をもつスロット溝４１５を形成し、絶縁紙６等の絶縁破壊や絶縁不良を効果的に防止することができる。
（３）絶縁材料（絶縁紙６）は、少なくとも固定子鉄心４１２の端面４１６の高さまでスロット４１１内の固定子コイル４１３に施されている。絶縁紙６がスロット４１１の外部に突出していないので、固定子コイル４１３の曲げによって絶縁紙６の厚みが薄くなったり破壊したりすることを防止できる。
（４）回転電機に含まれる固定子４を製造する際には、まず、複数のスロット４１１のそれぞれの周囲に、固定子鉄心４１２の端面４１６から所定の深さＤ１および所定の幅Ｄ２を有し、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２との間に空間を形成するスロット溝４１５を形成する。そして、スロット４１１に絶縁材料６が施された固定子コイル４１３を挿入し、スロット溝４１５にコイル曲げ治具７を挿入して固定子コイル４１３を固定し、コイル曲げ治具７を支点にして、固定子鉄心４１２の端面４１６と同じ高さで固定子コイル４１３を曲げる。
【００２８】
《第２の実施の形態》
以下に、本発明の第２の実施の形態による回転電機について説明する。第２の実施の形態における回転電機の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。以下では、第１の実施の形態との相違点について主に説明する。
【００２９】
上述した第１の実施の形態における固定子コイル４１３の製造方法では、固定子コイル４１３を構成する導体をスロット４１１に挿入した後、導体を所定の角度に曲げて固定子コイル４１３を形成した。しかし、固定子鉄心４１２のスロット４１１が、図２に示すようないわゆるオープンスロットである場合には、予め所定の角度に曲げた導体をスロット４１１に挿入することで、固定子コイル４１３を形成することもできる。以下に、第２の実施の形態による固定子コイル４１３の製造方法について詳細に説明する。
【００３０】
まず、図１０（ａ）に示すように、金属製のコイル曲げ治具７に固定子コイル４１３を構成する平角線状の導体を挿入して固定する。このとき、固定子コイル４１３の屈曲部４１３ｃ、すなわち、固定子コイル４１３の直線部４１３ａとコイルエンド部４１３ｂの境界が、コイル曲げ治具７の上端と一致するように、コイル曲げ治具７と導体とを固定する。導体をコイル曲げ治具７に固定した状態で導体を所望の角度だけ曲げ、コイル曲げ治具７を取り外す。これにより、図１０（ｂ）に示すように、屈曲部４１３ｃを有する固定子コイル４１３が形成される。なお、絶縁紙６は、固定子コイル４１３を曲げる前に固定子コイル４１３の直線部４１３ａの巻き付けても、固定子コイル４１３を曲げた後に直線部４１３ａに巻き付けてもよい。
【００３１】
図１０（ｂ）に示すように曲げられた固定子コイル４１３を、固定子鉄心４１２の内径側からスロット４１１に挿入する。固定子コイル４１３の屈曲部４１３ｃは、固定子鉄心４１２のコア端面４１６と同じ高さとなるように配置される。図１１に、予め曲げられた２本の固定子コイル４１３がスロット４１１内に挿入された状態を、固定子鉄心４１２の内径側から見た部分斜視図を示す。図１１に示すように、固定子コイル４１３は、絶縁紙６が巻きつけられた直線部４１３ａがスロット４１１内に挿入され、絶縁紙６のないコイルエンド部４１３ｂが固定子鉄心４１２のコア端面４１６と同じ高さで曲げられている。
【００３２】
図１１に示すようにスロット４１１に挿入された固定子コイル４１３は、対応する別のスロット４１１に挿入された固定子コイル４１３と接続される（図１０（ｃ）参照）。固定子コイル４１３同士の接続方法としては、ＴＩＧ溶接、ヒュージング、ヒュージングろう付け、または抵抗ろう付けなどが用いられる。
【００３３】
以上説明したように、第２の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様に、絶縁紙６や固定子コイル４１３のエナメル被覆の絶縁破壊を防止し、沿面距離および空間距離を確保しながら、コイルエンド４１４を軸方向に小型化することができる。これにより、回転電機全体を小型化することが可能となる。
【００３４】
回転電機に含まれる固定子４を製造する際には、まず、複数のスロット４１１のそれぞれの周囲に、固定子鉄心４１２の端面４１６から所定の深さＤ１および所定の幅Ｄ２を有し、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２との間に空間を形成するスロット溝４１５を形成する。そして、絶縁材料６が施され、予め曲げられた固定子コイル４１３を、スロット４１１に挿入し、固定子コイル４１３の屈曲部４１３ｃを固定子鉄心４１２の端面４１６と同じ高さに配置する。
【００３５】
《第３の実施の形態》
以下に、本発明の第３の実施の形態による回転電機について説明する。第３の実施の形態における回転電機の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。以下では、第１の実施の形態との相違点について主に説明する。
【００３６】
上述したように、例えば６００Ｖ以下の低電圧回転電機においては、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離と空間距離をそれぞれ１．５ｍｍ以上確保する必要がある。しかし、例えば小型の回転電機の場合、沿面距離と空間距離をそれぞれ１．５ｍｍ以上確保することが困難な場合がある。そこで、第３の実施の形態では、１．５ｍｍ以上の深さおよび幅をもつスロット溝４１５を形成することが困難な場合でも、沿面距離および空間距離の不足による絶縁不良を防止できるようにする。
【００３７】
具体的には、図１２に示すように、固定子コイル４１３のスロット溝４１５内の部分からスロット４１１の外側の部分まで、絶縁テープ８を巻きつける。絶縁テープ８は、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間を絶縁するための薄い絶縁体である。図１２に示すように、スロット溝４１５の内部において、絶縁テープ８は絶縁紙６を覆うように取り付けられている。
【００３８】
絶縁テープ８を固定子コイル４１３に巻き付ける場合、スロット溝４１５の軸方向深さＤ１と径方向および周方向の幅Ｄ２は、少なくとも、絶縁テープ８を固定子コイル４１３に巻きつけることができる寸法であればよい。固定子コイル４１３は、スロット４１１への挿入前に曲げられていてもよいし、スロット４１１へ挿入してから曲げてもよい。
【００３９】
以上説明したように、第３の実施の形態においても、上述した第１および第２の実施の形態と同様に、絶縁紙６や固定子コイル４１３のエナメル被覆の絶縁破壊を防止し、沿面距離および空間距離を確保しながら、コイルエンド４１４を軸方向に小型化することができる。これにより、回転電機全体を小型化することが可能となる。さらに、回転電機の絶縁破壊電圧に基づいて必要とされる沿面距離および空間距離を、スロット溝４１５によって確保できない場合でも、絶縁テープ８を固定子コイル４１３に施すことにより、絶縁紙６およびエナメル被覆の絶縁破壊や固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との絶縁不良を良好に防止することができる。
【００４０】
《第４の実施の形態》
以下に、本発明の第４の実施の形態による回転電機について説明する。第４の実施の形態における回転電機の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。以下では、第１から第３の実施の形態との相違点について主に説明する。
【００４１】
例えば固定子鉄心４１２に設けられる固定子コイル４１３同士の間隔が狭く、上述した第３の実施の形態で用いた絶縁テープ８を固定子コイル４１３に巻きつけることが困難な場合は、図１３に示すように、固定子コイル４１３に絶縁粉体樹脂コート９を施してもよい。絶縁粉体樹脂コート９は、固定子コイル４１３のスロット溝４１５内の部分からスロット４１１の外側の部分まで塗布される。固定子コイル４１３は、スロット４１１への挿入前に曲げられていてもよいし、スロット４１１へ挿入してから曲げてもよい。
【００４２】
このように、絶縁粉体樹脂コート９により固定子コイル４１３に絶縁層を形成することによっても、上述した第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
《第５の実施の形態》
以下に、本発明の第５の実施の形態による回転電機について説明する。第５の実施の形態における回転電機の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。以下では、第１から第４の実施の形態との相違点について主に説明する。
【００４４】
第５の実施の形態においては、固定子鉄心４１２のコア端面４１６に絶縁層を形成する。これにより、例えば、第１および第２の実施の形態で説明したようなスロット溝４１５による沿面距離および空間距離の確保が困難で、かつ、第３および第４の実施の形態で説明したような固定子コイル４１３への絶縁層の形成が困難である場合でも、絶縁紙６の絶縁破壊や絶縁不良を良好に防止することができる。
【００４５】
具体的には、図１４に示すように、固定子鉄心４１２において、スロット溝４１５の内部からコア端面４１６にかけて絶縁粉体樹脂コート９を塗布する。絶縁粉体樹脂コート９は、スロット溝４１５内部からスロット４１１の周囲において、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離および空間距離を十分に確保できる範囲に塗布されていればよい。
【００４６】
また、絶縁粉体樹脂コート９を固定子鉄心４１２に塗布する場合、スロット溝４１５の軸方向深さＤ１と径方向および周方向の幅Ｄ２は、少なくとも、絶縁粉体樹脂コート９を塗布できる寸法であればよい。固定子コイル４１３は、スロット４１１への挿入前に曲げられていてもよいし、スロット４１１へ挿入してから曲げてもよい。
【００４７】
以上説明したように、第５の実施の形態においても、上述した第１から第４の実施の形態と同様に、絶縁紙６およびエナメル被覆の絶縁破壊や固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との絶縁不良を良好に防止することができる。
【００４８】
《第６の実施の形態》
以下に、本発明の第６の実施の形態による回転電機について説明する。第６の実施の形態における回転電機の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。以下では、第１から第５の実施の形態との相違点について主に説明する。
【００４９】
例えば、第１および第２の実施の形態で説明したようなスロット溝４１５による沿面距離および空間距離の確保が困難な場合には、固定子鉄心４１２のスロット出口部４１７に面取りを施してもよい。
【００５０】
図１５に、スロット出口部４１７付近の部分拡大断面図を示す。具体的には、図１５に示すように、スロット溝４１５とコア端面４１６とが交わるスロット出口部４１７に曲面状の面取りを施す。これにより、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３のコイルエンド部４１３ｂとの間の空間距離を確保することができる。
【００５１】
なお、図１５には、スロット溝４１５の一部のみを示しているが、スロット溝４１５の周囲全体に面取りが施されている。面取りは、図１５に示すような曲面状には限定されず、平面状でも、多面状でも構わない。固定子コイル４１３は、スロット４１１への挿入前に曲げられていてもよいし、スロット４１１へ挿入してから曲げてもよい。
【００５２】
以上説明したように、第６の実施の形態においても、上述した第１から第５の実施の形態と同様に、絶縁紙６およびエナメル被覆の絶縁破壊や固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との絶縁不良を良好に防止することができる。
【００５３】
以上説明した第１から第６の実施の形態においては、絶縁紙６を用いて固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２との間を絶縁したが、これには限定されず、絶縁紙とは別の絶縁材料を用いて固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２とを絶縁してもよい。すなわち、スロット４１１に挿入された固定子コイル４１３の直線部４１３ａが絶縁材料によって覆われていればよい。
【００５４】
なお、上述した第１から第６の実施の形態における回転電機を以下のように変形することもできる。
（１）第１から第６の実施の形態では誘導型回転電機を例に説明したが、永久磁石型回転機等の固定子巻線にも本発明を適用することもできる。
（２）固定子コイル４１３に用いられる導体の形状は矩形断面形状に限らず、円形状の丸線を使用した場合にも適用することもできる。
（３）固定子コイル４１３の巻線方式は、分布巻きでも波巻でもよい。
（４）固定子鉄心４１２は、積層鉄心以外の構造としてもよい。
【００５５】
なお、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による回転電機の側面断面図。
【図２】図１に示す回転電機の固定子の断面図。
【図３】図１に示す回転電機の回転子の断面斜視図。
【図４】重ね巻による巻線構造を有する固定子を示す斜視図。
【図５】図２に示す固定子の部分拡大断面図。
【図６】固定子鉄心に形成されたスロットの部分断面図。
【図７】固定子鉄心と固定子コイルの間の沿面距離および空間距離と、絶縁破壊距離との関係を示す特性図。
【図８】固定子コイルの製造方法を説明する図であって、固定子鉄心を軸方向から見た図。
【図９】固定子コイルの製造方法を説明する図であって、固定子鉄心の軸方向部分断面を示す図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）本発明の第２の実施の形態における固定子コイルの製造方法を説明する図。
【図１１】予め曲げられた固定子コイルをスロットに挿入した状態を示す図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態による固定子の製造方法を説明する図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態による固定子の製造方法を説明する図。
【図１４】本発明の第５の実施の形態による固定子の製造方法を説明する図。
【図１５】本発明の第６の実施の形態による固定子の製造方法を説明する図。
【符号の説明】
【００５７】
１：回転電機、４：固定子、５：回転子、４１１：スロット、４１２：固定子鉄心、４１３：固定子コイル、４１３ａ：直線部、４１３ｂ：コイルエンド部、４１５：スロット溝、４１６：コア端面、４１７：スロット出口部
【図１】
2010124637.tif 000003
【図２】
2010124637.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010124637.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010124637.tif 000015
【図１４】
2010124637.tif 000016
【図１５】
2010124637.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月11日(2009.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機および回転電機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子においては、従来から、絶縁紙を用いて固定子鉄心と固定子コイルとの間を絶縁している。また、スロット出口から外部に延在する固定子コイル、いわゆるコイルエンドに直線部を設けることで、スロット出口部における機械ストレスを低減するとともに、固定子鉄心と固定子コイルとの間の沿面距離および空間距離を確保している。
【０００３】
回転電機を小型化するには、固定子のコイルエンドを縮小することが効果的である。しかし、コイルエンドの直線部を省略して固定子コイルを曲げると、機械ストレス等によって固定子鉄心と固定子コイルとの間を絶縁する絶縁紙が破れて絶縁不良を起こす可能性がある。そこで、固定子鉄心のスロットの周りに段部を形成し、この段部において絶縁紙を折り返して二重構造とすることで、スロット出口部における固定子コイルおよび絶縁紙のストレスを低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２１０７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述したような従来の方法では、固定子コイルがスロット内部から曲げられているため、固定子コイルと固定子鉄心の端面との間の沿面距離および空間距離が十分に確保できない。また、スロットの周囲に形成した段部において発生する機械ストレスによって、絶縁紙の厚みが薄くなり、絶縁不良が発生する可能性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明による回転電機は、固定子鉄心に形成された複数のスロットに、固定子コイルを装着した固定子と、固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備え、複数のスロットのそれぞれの周囲には、固定子鉄心の端面から所定の深さおよび所定の幅を有し、固定子コイルと固定子鉄心との間に空間を形成するスロット溝が形成され、固定子コイルは、直線形状を有し、スロット内に挿入されて絶縁材料が施された直線部と、スロット外に延在し、固定子鉄心の端面と同じ高さで曲げられたコイルエンド部とを有することを特徴とする。
請求項９の発明による回転電機の製造方法は、固定子鉄心に形成された複数のスロットに固定子コイルを装着した固定子と、固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備える回転電機の製造方法であって、複数のスロットのそれぞれの周囲に、固定子鉄心の端面から所定の深さおよび所定の幅を有し、固定子コイルと固定子鉄心との間に空間を形成するスロット溝を形成し、スロットに絶縁材料が施された固定子コイルを挿入し、スロット溝にコイル曲げ治具を挿入して固定子コイルを固定し、コイル曲げ治具を支点にして、固定子鉄心の端面と同じ高さで固定子コイルを曲げることを特徴とする。
請求項１０の発明による回転電機の製造方法は、固定子鉄心に形成された複数のスロットに固定子コイルを装着した固定子と、固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備える回転電機の製造方法であって、複数のスロットのそれぞれの周囲に、固定子鉄心の端面から所定の深さおよび所定の幅を有し、固定子コイルと固定子鉄心との間に空間を形成するスロット溝を形成し、絶縁材料が施され、予め曲げられた固定子コイルを、スロットに挿入し、固定子コイルの屈曲部を固定子鉄心の端面と同じ高さに配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、絶縁材料や固定子コイルの絶縁破壊を防止し、沿面距離および空間距離を確保しながら、回転電機を小型化することが可能となる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
《第１の実施の形態》
本発明の第１の実施の形態における回転電機について、以下に図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、第１の実施の形態における誘導型回転電機の側面断面図、図２は、固定子の断面を示す図、図３は、回転子の断面を示す斜視図である。誘導型回転電機は、軸方向の一端側が開口した有底筒状のハウジング１と、このハウジング１の開口端を封止するカバー２を有している。ハウジング１とカバー２は、複数本、例えば６本のボルト３によって締結されている。ハウジング１の内側には水路形成部材２２が設けられており、固定子４はその水路形成部材２２の内側に焼き嵌め等で固定されている。水路形成部材２２の図示左端のフランジはハウジング１とカバー２とに挟まれて固定されており、水路２４が水路形成部材２２とハウジング１との間に形成される。回転電機を冷却する冷却水は、ハウジング１に形成された取入口３２から水路２４に取り入れられた後、ハウジング１の排出口３４から排出される。
【００１０】
固定子４は、複数のスロット４１１が周方向等間隔に設けられた固定子鉄心４１２と、各スロット４１１内に挿入された３相の固定子コイル４１３とによって構成されている。固定子コイル４１３が挿入される固定子鉄心４１２には、２４個のスロット４１１が形成されている。固定子鉄心４１２は、例えば厚さ０.０５〜０.３５mmの電磁鋼板を打ち抜き加工またはエッチング加工により成形し、成形された電磁鋼板を積層して構成された積層鋼板からなり、周方向に等間隔の放射状に配置された複数のスロット４１１が形成されている。
【００１１】
固定子鉄心４１２の内周側には、固定子鉄心４１２と微小な隙間を介して対向するように、回転子５が回転可能に配置されている。回転子５はシャフト６に固定されており、シャフト６と一体に回転する。シャフト６は、ハウジング１およびカバー２にそれぞれ設けられた一対のボールベアリング７ａ，７ｂによって回転自在に支持されている。これらのベアリング７ａ，７ｂの内、カバー２側のベアリング７ａは、不図示の固定板によってカバー２に固定されており、ハウジング１の底部側のベアリング７ｂは、ハウジング１の底部に設けられた凹部に固定されている。
【００１２】
シャフト６の左端には、プーリー１２がナット１１によって取り付けられている。シャフト６のプーリー１２とベアリング７ａとの間には、スリーブ９およびスペーサ１０が設けられている。スリーブ９の外周およびプーリー１２の内周はやや円錐形状となっており、ナット１１による締め込み力によってプーリー１２とシャフト６とが強固に一体化され、これらは一体的に回転できるようになっている。固定子４に対して回転子５が回転駆動されると、プーリー１２によってシャフト６の回転力が外部に出力される。また、発電機として機能する場合には、プーリー１２からの回転力がシャフト６に入力される。
【００１３】
図３に示すように、かご型回転子である回転子５の回転子鉄心５１３には、回転軸方向に延びる複数の導体バー５１１が、周方向の全周に渡って等間隔で埋め込まれている。回転子鉄心５１３は磁性体からなり、回転子鉄心５１３の軸方向両端には、各導体バー５１１を短絡させる短絡環５１２がそれぞれ設けられている。なお、図３の斜視図では、回転子鉄心５１３と導体バー５１１との関係を明示するために、回転軸に垂直な面で断面した断面構造を示しており、プーリー１２側の短絡環５１２およびシャフト６は図示されていない。
【００１４】
回転子鉄心５１３は、厚さ０.０５〜０.３５mmの電磁鋼板を打ち抜き加工またはエッチング加工により成形し、成形された電磁鋼板を積層して構成された積層鋼板からなる。図３に示すように、回転子鉄心５１３の内周側には、軽量化の為に略扇形の空洞部５１４が周方向等間隔に設けられている。回転子鉄心５１３の外周側すなわち固定子側には前述した導体バー５１１が埋め込まれており、導体バー５１１の内側の回転子ヨーク５３０に磁気回路が形成される。各導体バー５１１および短絡環５１２はアルミによって構成されており、ダイキャストによって回転子鉄心５１３に一体とされている。回転子鉄心の両端に配置された短絡環５１２は、回転子鉄心５１３から軸方向両端に突出するように設けられる。なお、図１に図示していないが、ハウジング１の底部側には、回転子５の回転を検出するための検出ロータが設けられている。回転センサ１３は、回転する検出ロータの歯を検出し、回転子５の位置や回転子５の回転速度を検知するための電気信号を出力する。
【００１５】
第１の実施の形態による固定子４の比較例として、図４に、４８個のスロットを有し、重ね巻によって固定子コイル４１３を各スロット内に巻回した固定子４Ａの斜視図を示す。固定子コイル４１３は、所定数のスロットを間に挟んだ一対のスロットに巻回されてれている。固定子鉄心４１２の両端面には、各スロットから外部に突出した固定子コイル４１３によってコイルエンド４１４が形成されている。
【００１６】
図４に示すように、各スロットの出口部近傍のコイルエンド４１４には、固定子コイル４１３が直線状に延在する直線部が設けられており、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離および空間距離を確保するために絶縁紙１３が巻き付けられている。回転電機の出力を維持しながら固定子４Ａを小型化するには、コイルエンド４１４を回転電機の回転軸方向に縮小する必要がある。ただし、コイルエンド４１４を縮小するために直線部を省略して固定子コイル４１３を曲げると、各スロットの出口部ににおける電気ストレスまたは機械ストレスの影響により固定子コイル４１３に巻き付けられた絶縁紙１３またはエナメル被覆が破壊する可能性がある。または、固定子コイル４１３の曲げによって絶縁紙１３が開き、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２とが接触して絶縁不良を起こすという問題がある。
【００１７】
そこで、第１の実施の形態では、各スロットの出口部において固定子コイル４１３に発生する機械ストレスによる絶縁紙１３やエナメル被覆の絶縁破壊を防止し、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２との間の沿面距離および空間距離を確保しながら、コイルエンド４１４を縮小するように固定子４を構成する。
【００１８】
以下に、第１の実施の形態における固定子４の構成を詳細に説明する。図５に、図２に示した固定子４の部分拡大断面図を示す。図６に、図５に示すスロット４１１のＡ−Ａ断面図を示す。図５および図６に示すように、固定子鉄心４１２の各スロット４１１の周囲には、スロット溝４１５が設けられている。スロット溝４１５は、固定子コイル４１３とスロット４１１の出口部との間に空間を形成するように、スロット４１１の周囲を囲むように設けられている。スロット溝４１５は、例えば、スロット溝４１５の位置および寸法に対応する形状を打ち抜いて成形した電磁鋼板を積層して固定子鉄心４１２を製造することにより、形成することができる。
【００１９】
スロット溝４１５のコア端面４１６からの軸方向深さＤ１および径方向および周方向の幅Ｄ２は、それぞれ固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離および空間距離を十分に確保するように、回転電機の絶縁破壊電圧に基づいて適切に設定されている。なお、図５の破線は、スロット溝４１５の内側端部を示している。
【００２０】
図６に示すように、固定子コイル４１３は、上述したコイルエンド４１４に直線部が設けられておらず、スロット出口部４１７、すなわち、固定子鉄心４１２のコア端面４１６の高さにおいて曲げられている。また、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間を絶縁する絶縁紙１３は、スロット４１１の内部に、少なくともコア端面４１６まで設けられている。すなわち、固定子コイル４１３は、スロット４１１内に挿入され、絶縁紙１３に覆われた直線状の直線部４１３ａと、スロット４１１から外部に延在して屈曲し、絶縁紙１３に覆われていないコイルエンド部４１３ｂとから構成されている。なお、固定子コイル４１３のコイルエンド部４１３ｂによって上述したコイルエンド４１４が形成される。
【００２１】
ここで、空間距離は、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の、空間を通る最短距離であり、図６においては、固定子鉄心４１２のスロット出口部４１７から固定子コイル４１３のコイルエンド部４１３ｂまでの最短距離に相当する。沿面距離は、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の、絶縁紙１３に沿った最短距離であり、図６においては、スロット溝４１５の軸方向深さＤ１に相当する。
【００２２】
図７に、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離および空間距離と、回転電機の絶縁破壊電圧との関係を示す特性図を示す。ＩＥＣ（国際電気標準会議）が発行するＩＥＣ６００３４（モータに関する一般事項を定めた規格）によると、１５０Ｖを超えるモータに対する絶縁耐圧試験では試験電圧の最低値を１５００Ｖ、１分間とする旨が規定されている。なお、量産ラインなどで１分間の耐電試験を１秒間の耐電試験で代用する場合、規格の１．２倍の電圧とすることが認められている。したがって、第１の実施の形態による回転電機を１５０Ｖ以上、かつ６００Ｖ以下の低電圧回転電機とすると、この回転電機は、１．５ｋＶ×１．２＝１．８ｋＶの耐電圧試験に耐えなければならない。
【００２３】
図７に示すように、短時間の絶縁破壊電圧である１．８ｋＶに対応する沿面距離／空間距離は、１．５ｍｍである。したがって、固定子４を構成する際に、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離および空間距離を、それぞれ最低１．５ｍｍ確保する必要がある。そこで、第１の実施の形態では、回転電機を６００Ｖ以下の低電圧回転電機とした場合に、スロット溝４１５の軸方向深さＤ１を１．５ｍｍ以上、径方向および周方向の幅Ｄ２を１．５ｍｍ以上に設定する。なお、スロット溝の軸方向深さＤ１と径方向および周方向の幅Ｄ２は、回転電機の出力を低下させないためにできる限り小さい値とすることが好ましい。
【００２４】
つぎに、第１の実施の形態による回転電機の製造方法について説明する。回転子５、および固定子鉄心４１２は、周知の方法を採用することによって製造できる。以下では、固定子コイル４１３の製造方法を主に説明する。図８に、固定子鉄心４１２のスロット４１１を軸方向から見た図を示し、図９に、固定子鉄心４１２のスロット４１１の軸方向断面図を示す。
【００２５】
まず、固定子コイル４１３を波巻方式の巻線構造とする場合は、絶縁紙１３を巻き付けた直線状の導体（固定子コイル４１３）を軸方向から固定子鉄心４１２のスロット４１１に挿入する。ここでは、導体として平角線を用いる。つぎに、図８に示すように、コの字型のコイル曲げ治具１４をスロット溝４１５に挿入する。コイル曲げ治具１４の軸方向の高さは、図９に示すようにスロット溝４１５の軸方向深さＤ１と略同一である。導体をコイル曲げ治具１４で固定した状態で、スロット溝４１５に挿入されたコイル曲げ治具１４を支点として導体を所望の角度だけ曲げる。その後、コイル曲げ治具１４をスロット溝４１５から取り除く。これにより、図６に示したようなコア端面４１６と同じ高さで曲げられた、すなわち、コア端面４１６と同じ高さに屈曲部を有する固定子コイル４１３を実現することができる。固定子コイル４１３のスロット４１１に挿入された直線部４１３ａは曲がっておらず、固定子コイル４１３は、コア端面４１６から屈曲が開始するように構成されている。固定子コイル４１３のコイルエンド部４１３ｂは、スロット４１１の外に延在し、コア端面４１６から屈曲が開始し、直線形状を有しない部分に相当する。
【００２６】
コイル曲げ治具１４は、固定子コイル４１３を曲げるための十分な強度を有し、かつ、固定子コイル４１３を傷つけないような適切な材料から形成される。なお、コイル曲げ治具１４が絶縁体であれば、コイル曲げ治具１４をスロット溝４１５に残しておいてもよい。また、固定子コイル４１３を分布巻方式の巻線構造とする場合は、導体を固定子鉄心４１２の内径側からスロット４１１に挿入する。
【００２７】
以上説明した第１の実施の形態においては、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）回転電機は、固定子鉄心４１２に形成された複数のスロット４１１に、固定子コイル４１２を装着した固定子４と、固定子４の内側に回転可能に設けられた回転子５とを備えている。複数のスロット４１１のそれぞれの周囲には、固定子鉄心４１２の端面４１６から所定の深さおよび所定の幅を有し、固定子コイル４１２と固定子鉄心４１３との間に空間を形成するスロット溝４１５が形成されている。固定子コイル４１３は、直線形状を有し、スロット４１１内に挿入されて絶縁材料（絶縁紙１３）が施された直線部４１３ａと、スロット４１１外に延在し、固定子鉄心４１２の端面４１６と同じ高さで曲げられたコイルエンド部４１３ｂとを有する。これにより、絶縁紙１３や固定子コイル４１３のエナメル被覆の絶縁破壊を防止し、沿面距離および空間距離を確保しながら、コイルエンド４１４を軸方向に小型化することができ、回転電機全体を小型化することが可能となる。
（２）スロット溝４１５は、回転電機の回転軸方向に所定の深さＤ１を有し、固定子鉄心４１２の周方向および径方向に所定の幅Ｄ２を有し、所定の深さＤ１および所定の幅Ｄ２は、それぞれ回転電機の絶縁破壊電圧に基づいて設定される。具体的には、回転電機が６００Ｖ以下の低電圧回転電機の場合、スロット溝４１５の深さおよび幅は、それぞれ１．５ｍｍ以上とする。これにより、回転電機の絶縁破壊電圧を考慮した適切な寸法をもつスロット溝４１５を形成し、絶縁紙１３等の絶縁破壊や絶縁不良を効果的に防止することができる。
（３）絶縁材料（絶縁紙１３）は、少なくとも固定子鉄心４１２の端面４１６の高さまでスロット４１１内の固定子コイル４１３に施されている。絶縁紙１３がスロット４１１の外部に突出していないので、固定子コイル４１３の曲げによって絶縁紙１３の厚みが薄くなったり破壊したりすることを防止できる。
（４）回転電機に含まれる固定子４を製造する際には、まず、複数のスロット４１１のそれぞれの周囲に、固定子鉄心４１２の端面４１６から所定の深さＤ１および所定の幅Ｄ２を有し、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２との間に空間を形成するスロット溝４１５を形成する。そして、スロット４１１に絶縁紙１３が施された固定子コイル４１３を挿入し、スロット溝４１５にコイル曲げ治具７を挿入して固定子コイル４１３を固定し、コイル曲げ治具７を支点にして、固定子鉄心４１２の端面４１６と同じ高さで固定子コイル４１３を曲げる。
【００２８】
《第２の実施の形態》
以下に、本発明の第２の実施の形態による回転電機について説明する。第２の実施の形態における回転電機の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。以下では、第１の実施の形態との相違点について主に説明する。
【００２９】
上述した第１の実施の形態における固定子コイル４１３の製造方法では、固定子コイル４１３を構成する導体をスロット４１１に挿入した後、導体を所定の角度に曲げて固定子コイル４１３を形成した。しかし、固定子鉄心４１２のスロット４１１が、図２に示すようないわゆるオープンスロットである場合には、予め所定の角度に曲げた導体をスロット４１１に挿入することで、固定子コイル４１３を形成することもできる。以下に、第２の実施の形態による固定子コイル４１３の製造方法について詳細に説明する。
【００３０】
まず、図１０（ａ）に示すように、金属製のコイル曲げ治具１５に固定子コイル４１３を構成する平角線状の導体を挿入して固定する。このとき、固定子コイル４１３の屈曲部４１３ｃ、すなわち、固定子コイル４１３の直線部４１３ａとコイルエンド部４１３ｂの境界が、コイル曲げ治具１５の上端と一致するように、コイル曲げ治具１５と導体とを固定する。導体をコイル曲げ治具１５に固定した状態で導体を所望の角度だけ曲げ、コイル曲げ治具１５を取り外す。これにより、図１０（ｂ）に示すように、屈曲部４１３ｃを有する固定子コイル４１３が形成される。なお、絶縁紙１３は、固定子コイル４１３を曲げる前に固定子コイル４１３の直線部４１３ａに巻き付けても、固定子コイル４１３を曲げた後に直線部４１３ａに巻き付けてもよい。
【００３１】
図１０（ｂ）に示すように曲げられた固定子コイル４１３を、固定子鉄心４１２の内径側からスロット４１１に挿入する。固定子コイル４１３の屈曲部４１３ｃは、固定子鉄心４１２のコア端面４１６と同じ高さとなるように配置される。図１１に、予め曲げられた２本の固定子コイル４１３がスロット４１１内に挿入された状態を、固定子鉄心４１２の内径側から見た部分斜視図を示す。図１１に示すように、固定子コイル４１３は、絶縁紙１３が巻きつけられた直線部４１３ａがスロット４１１内に挿入され、絶縁紙１３のないコイルエンド部４１３ｂが固定子鉄心４１２のコア端面４１６と同じ高さで曲げられている。
【００３２】
図１１に示すようにスロット４１１に挿入された固定子コイル４１３は、対応する別のスロット４１１に挿入された固定子コイル４１３と接続される（図１０（ｃ）参照）。固定子コイル４１３同士の接続方法としては、ＴＩＧ溶接、ヒュージング、ヒュージングろう付け、または抵抗ろう付けなどが用いられる。
【００３３】
以上説明したように、第２の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様に、絶縁紙１３や固定子コイル４１３のエナメル被覆の絶縁破壊を防止し、沿面距離および空間距離を確保しながら、コイルエンド４１４を軸方向に小型化することができる。これにより、回転電機全体を小型化することが可能となる。
【００３４】
回転電機に含まれる固定子４を製造する際には、まず、複数のスロット４１１のそれぞれの周囲に、固定子鉄心４１２の端面４１６から所定の深さＤ１および所定の幅Ｄ２を有し、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２との間に空間を形成するスロット溝４１５を形成する。そして、絶縁紙１３が施され、予め曲げられた固定子コイル４１３を、スロット４１１に挿入し、固定子コイル４１３の屈曲部４１３ｃを固定子鉄心４１２の端面４１６と同じ高さに配置する。
【００３５】
《第３の実施の形態》
以下に、本発明の第３の実施の形態による回転電機について説明する。第３の実施の形態における回転電機の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。以下では、第１の実施の形態との相違点について主に説明する。
【００３６】
上述したように、例えば６００Ｖ以下の低電圧回転電機においては、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離と空間距離をそれぞれ１．５ｍｍ以上確保する必要がある。しかし、例えば小型の回転電機の場合、沿面距離と空間距離をそれぞれ１．５ｍｍ以上確保することが困難な場合がある。そこで、第３の実施の形態では、１．５ｍｍ以上の深さおよび幅をもつスロット溝４１５を形成することが困難な場合でも、沿面距離および空間距離の不足による絶縁不良を防止できるようにする。
【００３７】
具体的には、図１２に示すように、固定子コイル４１３のスロット溝４１５内の部分からスロット４１１の外側の部分まで、絶縁テープ１６を巻きつける。絶縁テープ１６は、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間を絶縁するための薄い絶縁体である。図１２に示すように、スロット溝４１５の内部において、絶縁テープ１６は絶縁紙１３を覆うように取り付けられている。
【００３８】
絶縁テープ１６を固定子コイル４１３に巻き付ける場合、スロット溝４１５の軸方向深さＤ１と径方向および周方向の幅Ｄ２は、少なくとも、絶縁テープ１６を固定子コイル４１３に巻きつけることができる寸法であればよい。固定子コイル４１３は、スロット４１１への挿入前に曲げられていてもよいし、スロット４１１へ挿入してから曲げてもよい。
【００３９】
以上説明したように、第３の実施の形態においても、上述した第１および第２の実施の形態と同様に、絶縁紙１３や固定子コイル４１３のエナメル被覆の絶縁破壊を防止し、沿面距離および空間距離を確保しながら、コイルエンド４１４を軸方向に小型化することができる。これにより、回転電機全体を小型化することが可能となる。さらに、回転電機の絶縁破壊電圧に基づいて必要とされる沿面距離および空間距離を、スロット溝４１５によって確保できない場合でも、絶縁テープ１６を固定子コイル４１３に施すことにより、絶縁紙１３およびエナメル被覆の絶縁破壊や固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との絶縁不良を良好に防止することができる。
【００４０】
《第４の実施の形態》
以下に、本発明の第４の実施の形態による回転電機について説明する。第４の実施の形態における回転電機の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。以下では、第１から第３の実施の形態との相違点について主に説明する。
【００４１】
例えば固定子鉄心４１２に設けられる固定子コイル４１３同士の間隔が狭く、上述した第３の実施の形態で用いた絶縁テープ１６を固定子コイル４１３に巻きつけることが困難な場合は、図１３に示すように、固定子コイル４１３に絶縁粉体樹脂コート１７を施してもよい。絶縁粉体樹脂コート１７は、固定子コイル４１３のスロット溝４１５内の部分からスロット４１１の外側の部分まで塗布される。固定子コイル４１３は、スロット４１１への挿入前に曲げられていてもよいし、スロット４１１へ挿入してから曲げてもよい。
【００４２】
このように、絶縁粉体樹脂コート１７により固定子コイル４１３に絶縁層を形成することによっても、上述した第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
《第５の実施の形態》
以下に、本発明の第５の実施の形態による回転電機について説明する。第５の実施の形態における回転電機の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。以下では、第１から第４の実施の形態との相違点について主に説明する。
【００４４】
第５の実施の形態においては、固定子鉄心４１２のコア端面４１６に絶縁層を形成する。これにより、例えば、第１および第２の実施の形態で説明したようなスロット溝４１５による沿面距離および空間距離の確保が困難で、かつ、第３および第４の実施の形態で説明したような固定子コイル４１３への絶縁層の形成が困難である場合でも、絶縁紙１３の絶縁破壊や絶縁不良を良好に防止することができる。
【００４５】
具体的には、図１４に示すように、固定子鉄心４１２において、スロット溝４１５の内部からコア端面４１６にかけて絶縁粉体樹脂コート１７を塗布する。絶縁粉体樹脂コート１７は、スロット溝４１５内部からスロット４１１の周囲において、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との間の沿面距離および空間距離を十分に確保できる範囲に塗布されていればよい。
【００４６】
また、絶縁粉体樹脂コート１７を固定子鉄心４１２に塗布する場合、スロット溝４１５の軸方向深さＤ１と径方向および周方向の幅Ｄ２は、少なくとも、絶縁粉体樹脂コート１７を塗布できる寸法であればよい。固定子コイル４１３は、スロット４１１への挿入前に曲げられていてもよいし、スロット４１１へ挿入してから曲げてもよい。
【００４７】
以上説明したように、第５の実施の形態においても、上述した第１から第４の実施の形態と同様に、絶縁紙１３およびエナメル被覆の絶縁破壊や固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との絶縁不良を良好に防止することができる。
【００４８】
《第６の実施の形態》
以下に、本発明の第６の実施の形態による回転電機について説明する。第６の実施の形態における回転電機の全体構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。以下では、第１から第５の実施の形態との相違点について主に説明する。
【００４９】
例えば、第１および第２の実施の形態で説明したようなスロット溝４１５による沿面距離および空間距離の確保が困難な場合には、固定子鉄心４１２のスロット出口部４１７に面取りを施してもよい。
【００５０】
図１５に、スロット出口部４１７付近の部分拡大断面図を示す。具体的には、図１５に示すように、スロット溝４１５とコア端面４１６とが交わるスロット出口部４１７に曲面状の面取りを施す。これにより、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３のコイルエンド部４１３ｂとの間の空間距離を確保することができる。
【００５１】
なお、図１５には、スロット溝４１５の一部のみを示しているが、スロット溝４１５の周囲全体に面取りが施されている。面取りは、図１５に示すような曲面状には限定されず、平面状でも、多面状でも構わない。固定子コイル４１３は、スロット４１１への挿入前に曲げられていてもよいし、スロット４１１へ挿入してから曲げてもよい。
【００５２】
以上説明したように、第６の実施の形態においても、上述した第１から第５の実施の形態と同様に、絶縁紙１３およびエナメル被覆の絶縁破壊や固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３との絶縁不良を良好に防止することができる。
【００５３】
以上説明した第１から第６の実施の形態においては、絶縁紙１３を用いて固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２との間を絶縁したが、これには限定されず、絶縁紙とは別の絶縁材料を用いて固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２とを絶縁してもよい。すなわち、スロット４１１に挿入された固定子コイル４１３の直線部４１３ａが絶縁材料によって覆われていればよい。
【００５４】
なお、上述した第１から第６の実施の形態における回転電機を以下のように変形することもできる。
（１）第１から第６の実施の形態では誘導型回転電機を例に説明したが、永久磁石型回転機等の固定子巻線にも本発明を適用することもできる。
（２）固定子コイル４１３に用いられる導体の形状は矩形断面形状に限らず、円形状の丸線を使用した場合にも適用することもできる。
（３）固定子コイル４１３の巻線方式は、分布巻きでも波巻でもよい。
（４）固定子鉄心４１２は、積層鉄心以外の構造としてもよい。
【００５５】
なお、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による回転電機の側面断面図。
【図２】図１に示す回転電機の固定子の断面図。
【図３】図１に示す回転電機の回転子の断面斜視図。
【図４】重ね巻による巻線構造を有する固定子を示す斜視図。
【図５】図２に示す固定子の部分拡大断面図。
【図６】固定子鉄心に形成されたスロットの部分断面図。
【図７】固定子鉄心と固定子コイルの間の沿面距離および空間距離と、絶縁破壊距離との関係を示す特性図。
【図８】固定子コイルの製造方法を説明する図であって、固定子鉄心を軸方向から見た図。
【図９】固定子コイルの製造方法を説明する図であって、固定子鉄心の軸方向部分断面を示す図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）本発明の第２の実施の形態における固定子コイルの製造方法を説明する図。
【図１１】予め曲げられた固定子コイルをスロットに挿入した状態を示す図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態による固定子の製造方法を説明する図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態による固定子の製造方法を説明する図。
【図１４】本発明の第５の実施の形態による固定子の製造方法を説明する図。
【図１５】本発明の第６の実施の形態による固定子の製造方法を説明する図。
【符号の説明】
【００５７】
１：回転電機、４：固定子、５：回転子、４１１：スロット、４１２：固定子鉄心、４１３：固定子コイル、４１３ａ：直線部、４１３ｂ：コイルエンド部、４１５：スロット溝、４１６：コア端面、４１７：スロット出口部
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010124637.tif 000018
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2010124637.tif 000019
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2010124637.tif 000020
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2010124637.tif 000021
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2010124637.tif 000022
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2010124637.tif 000023
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2010124637.tif 000024
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2010124637.tif 000025
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2010124637.tif 000026
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2010124637.tif 000027
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2010124637.tif 000028
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2010124637.tif 000029